三跨变截面-预应力混凝土连续梁桥

炭厂沟预应力混凝土连续梁桥的设计

设计说明

一、设计依据

1、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)

2、《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)

3、《公路工程技术标准》(JTGB01-2003)

二、技术标准和技术规范

2.1技术标准

1、荷载等级：公路一I级；

2、桥面宽度：0.25m(栏杆)+0.5m(防撞栏)+1.5m(人行道)+9m(行车道)+1.5m

(人行道)+0.5m(防撞栏)+0.25m(栏杆)=13.5m。

3、桥面设有双向2%的横坡，通过桥面铺装完成；

2.2采用规范

1、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)

2、《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)

3、《公路工程技术标准》(JTGB01-2003)

4、《公路桥涵地基和基础设计规范》(JTJ024-85)

5、《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000)

三、基础资料

该桥地质情况从上到下为黄土、古土壤、亚粘土和石灰岩。前三种土质的侧阻力

分别为65Kpa、70Kpa、85KPa。由于本桩基础是支撑在基岩上的端承式。基岩为石灰

岩，其地基承载力特征值以=4000K&。

四、结构设计

4.1孔跨布置

根据路线设计线位，结合桥跨范围地形地质情况，对变截面连续梁桥孔跨布置设计,

全桥孔跨组合为80m+125m+80nio

图4-1桥梁纵断面布置图

4.2箱梁结构

箱梁采用的是单箱单室箱型截面。

桥面行车道的净宽为9m,人行道净宽为2x1.5m,因此在设计时设置2x0.5m的防

撞栏及2x0.25m的人行栏杆。故箱顶宽为13.5m,底宽为7.5m,箱梁顶为平行面。箱梁

跨中及边跨现浇段梁高为2.8m,箱梁根部断面和墩顶0号梁段高为7.0m。从中跨跨中

至箱梁根部，箱高、箱梁底板、箱梁腹板均是按照二次抛物线变化的。从跨中跨中至箱

梁根部箱梁腹板从40cm变化为80cm,底板从30cm变化为90cmo

4.3预应力钢束

纵向预应力钢束共设置有顶板束、中跨底板束、边跨底板束、合龙段临时束和预备

束五种。钢筋束均采用①”5.2钢绞线，该设计中共采用27束和15束的两种钢筋束。

采用的是预埋波纹管的形式形成管道。

4.4桥面系、支座及伸缩缝

桥面铺装采用10cm厚的沥青混凝土和1cm沥青抗摩层，桥面上设有防撞栏和人

行栏杆。支座采用盆式橡胶支座；伸缩缝为梳齿状伸缩缝。详见施工图所示，

4.5主要材料

主梁采用的是C55号混凝土；墩身承台采用的是C35号混凝土，基础采用的是

C30号混凝土。防撞栏杆和人行栏杆采用的是C25号混凝土。预应力钢筋束采用的

是“'15.2钢绞线。普通钢筋采用的是HRB335。

五、主要计算成果

5.1计算参数

（1）汽车横向分布系数计算

车道横向分布系数为2.3（）；

（2）混凝土结构的收缩徐变按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》

取值计算；

（3）温度作用

根据气象资料，全桥结构体系温差为+256,・15℃。温度梯度作用取值为：

正温度梯度为：14℃,5.5℃,0℃；

负温度梯度为；-7.0℃,-2.75C,0℃；

（4）主桥结构计算挂篮重量为125吨。

六、施工方案

6.1下部结构施工

该桥的基础均采用的是钻孔灌注桩基础。主墩采用立模现浇施工。承台混凝土体积

较大，设计采用冷却管和低水化热水泥施工，减少水化热，防止混凝土开裂，

墩身采用的是翻模法或者是滑模法施工，除安装模板外，每个桥墩处至少配有一部

高塔吊与一部施工电梯，其余所需则为常规的施工设备。

6.2上部结构施工

（1）主梁段施工

桥墩施工完成后，墩顶0号块梁段拟在墩顶埋有牛腿支撑托架上施工。用挂篮依

次悬臂浇筑其余梁段，设计挂篮现浇阶段最大的重量为157吨，挂篮重量为125吨。

（2）边跨现浇段

边跨现浇段在落地支架上施工，一次连续浇筑完成，边跨底板张拉时，应保证箱

梁和支架间水平向自由变形，为此在现浇段底模与支架承重纵梁间密排钢管，在浇筑混

凝土时应保证梁体稳定，

（3）主梁合龙段施工

全桥分三个合龙阶段，第一、二阶段合龙两边边跨；第三阶段合龙中跨，施工顺序

和过程分述如下：

（1）支架上浇筑箱梁的渐变段，完成边跨合龙，待世强度大于80%设计强度后，

张拉钢束;

（2）中跨合龙

中跨合龙施工顺序如下:在中跨两悬臂端将挂篮改装为吊架，并在悬臂端设水箱作

平衡重。在满足设计合龙温度情况下，焊好合龙骨架，浇筑合龙段桂，边浇筑破边同步

等效的放水。

6.3主梁施工流程

主墩上搭设托架—现浇0号块混凝土（可分为两次浇筑）一张拉钢筋束一安装挂篮

―现浇1号块混凝土一张拉钢筋束一移动并安装挂篮……按照此程序施工主梁各节段至

合龙段T搭设边跨支架T浇筑边跨主梁节段T浇筑边跨合龙段一张拉边跨现浇段钢束

一安装主跨合龙吊架一跨中配重一安装跨中合龙骨架一浇筑跨中合龙段碎，并同时等重

卸除配重一分两次交错张拉主边跨底板钢束。

七、施工注意事项

1、本桥使用的各种材料必须符合设计提出的技术要求，按有关质量标注严格进行

检验，妥善保管，并满足现行有效的规范、规程要求。

2、主梁各阶段（除现浇段和0号块外）应一次现浇完成，浇筑时应保证连续和振

捣密实。所有工作缝应认真凿毛清洁，确保新老混凝土结合可靠等强。

全桥预应力混凝土构件，混凝土强度必须达到设计要求的值后（即混凝土强度达到

80%以上且在标准养护条件下，混凝土养护龄期不小于5天）才能施加预应力，悬臂拼

装现浇构件应及时（一般不宜超过12天）进行预应力钢束的张拉，所有预应力钢束严

格按照对称、均衡张拉的原则进行张拉。预应力钢束采用张拉力和伸长量双指标控制，

以张拉力为主，伸长量为辅（伸长量又施工单位根据所购钢束的具体参数指标校核计算,

并报监理工程师审批）。

预应力钢束张拉完毕后，严禁撞击锚头和钢束，钢绞线和粗钢筋多余长度应用切割

机切割。

主梁纵向预应力体系设计采用真空灌浆法施工工艺，并采用向配套的塑料波纹管。

3、主梁双悬臂浇筑施工时，梁段碎的浇筑、挂篮和机具的移动等，均应遵循对称、

均衡、同步进行的原则，主梁面上应严格控制堆放材料和施工机具，并注意悬臂两端对

称堆放。每个梁段各个施工工序应有监控、监测以确保施工质量。在特殊情况下两侧不

平衡重（含现浇碎不对称的质量）只允许偏差1/4节段重量（节段自身不平衡重除外）。

4、主梁悬浇至最大悬臂时，应根据分析计算所确定的危险风速，有必要时（施工

季节），结合现场和施工实际情况，研究制定具体抗风措施（可设临时抗风索），并报监

理工程师或专家评审批淮后实施。

5、主梁合龙段碎浇筑采用预压配重法，即预先在合龙段两端按合龙段碎重量注水

压重，边浇筑碎边防水。为了尽量减小温度的影响，要求尽快焊接合龙段劲性骨架连接

（待压重水灌满后再施焊合龙段刚性骨架），并尽快浇筑合龙段碎。

6、主梁施工完成现浇桥面铺装时，应将主梁顶面全面凿毛，清除松散物、施工防

水层后，方可浇筑桥面铺装，确保桥面板与桥面铺装有效结合。

7、承台、墩身等构件的碎体积较大，施工时应采取可靠措施（如采用低水化热的

水泥、掺入粉煤灰、埋没冷却管）降低水化热，避免验形成微裂缝甚至开裂；结构各施

工缝、后浇筑的构件结合面（包括封锚处）应严格处理，确保可靠结合；封锚区校可采

用微膨胀碎。墩身施工需要设置劲性骨架。

8、施工中应注意有关预埋件的设置。

9、对施工图设计中所提供的基础坐标、高程等必须先进行核杳，确认无误后方可

对照实施。

10、设计说明中未尽事宜，请详细参阅图中标注，并严格按照《公路桥梁施工技

术规范》（JTJ041-2000）执行。

-方案简介和上部结构尺寸拟定

本设计方案比选后采用的是三跨预应力混凝土变截面连续梁结构。边中跨比为

0.64,全联跨径为80m+125m+80m=285m。

桥上部结构采用的是单箱单室结构，箱宽为13.5m。下部结构采用的摩擦桩。

L1设计基本资料

平曲线半径：无平曲线；

竖曲线半径：半径为无穷大，不考虑纵坡；

通航要求：无；

地震参数：不考虑地震影响。

1.2设计标准

1.2.1顺桥上的尺寸拟定

跨径：80m+125m+80m,施工方法为悬臂施工。

图1.1桥梁纵断面图

梁高：根据规范，跨中梁高取2.8m（L/44.6）,支点处梁高取7.0m（L/17.9）o

梁底曲线：选用二次抛物线形式。在支座处设3m的直线梁，以悬臂梁的悬臂

为起点，梁底曲线方程为Z=420<2+280（式中的1='/L）,L为悬臂长61m。

箱梁底板.上缘曲线:箱梁底板从跨中到支点截面是按照二次抛物线逐渐变厚的，

坐标原点仍为悬臂梁的悬臂起点，则箱梁底板上缘曲线方程为Z=360U2+250

122横桥向的尺寸拟定

桥面布置为：0.25m（栏杆）+（）.5m（防撞栏）-1.5m（人行道）+9m（行车道）+1.5m

（人行道）+0.5m（防撞栏）+0.25m（栏杆）=13.5mo

2%2%

o<oT

一

图1.2桥面布置横断面图

通过桥面铺装实现双向2%的横坡。

二桥型方案的选择

2.1方案选择原则

在桥梁设计中要求桥梁技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理。随着和谐社

会的提出和公众环保意识的提高，生态环保已经成为一种不可或缺的考虑因素。建设在

城市中的桥梁还特别注重美观大方，即遵循我国桥梁设计中还要满足美观、环境保护和

可持续发展的原则。由此，对于一定的建桥条件，根据侧重点的不同可能会做出基于基

本要求的多种不同设计方案，只有通过技术经济等方面的综合比较才能科学的得出最合

适的设计方案。

在桥梁设计中，基本设计原则如下：

(1)适用耐久

桥上应保证桥梁在10()年的设计基准期内正常使用；桥面宽度满足当前以及今后规

划年限内的交通流量；桥梁结构在通过设计荷载时不出现过大的变形和过宽的裂缝；应

考虑不同的环境类别对侨梁耐久性的影响；在选择材料、保护层厚度、阻锈等方面满足

耐久性的要求；桥跨结构下面有利于泄洪、通航等要求。

具体到本三跨连续梁桥，因为是高山峡谷所以没有通航要求、不需要考虑腐蚀性水

对结构的影响。

(2)安全可靠

对于设计的桥梁结构在强度和稳定方面应有足够的安全储备；防撞栏杆应有足够的

高度和强度，人与车流之间应做好防护栏、防止车辆撞入人行道或破坏栏杆而落入桥梁;

对于交通繁忙的桥梁，应设计好照明设施，并有明确的交通标志，两端引桥坡度不宜太

陡，以避免发生车辆碰逾等引起的车祸；对于修建在地震区的桥梁，应按抗震要求采取

防撞措施，对于河床易变迁的河道，应设计好导流措施，防止桥梁基础底部被过度的冲

刷等。

对于该桥在设计上选用的是新泽西防撞栏杆、双菱形人行道栏杆；因处在不是地震

区的沟谷，则不需要考虑抗震要求、不需要考虑桥梁基础被冲刷的要求。

(3)技术先进

桥梁设计应体现现代桥梁建设的新技术。积极采用国内外的新结构、新材料、新工

艺和新设备，以便于桥梁的建造和架设、减少劳动强度、加快施工进度、提高施工效率、

保证工程质量和施工安全。充分利用最新科学技术成就，把学习和创新结合起来，淘汰

和摒弃原来落后和不合理的东西，只有这样才能提高我国的桥梁建设水平，赶超世界先

进水平。

（4）经济性

桥梁设计应遵循因地制宜、就地取材和方便施工的原则，经济的桥型应该是造价和

使用年限内养护费用综合最省的桥型，设计中应充分考虑维修的方便和维修费用少，维

修时尽可能的不中断交通、或中断交通的时间最短。

（5）美观

一座桥梁应具有优美的外形，结构布置必须精炼，并在空间上有和谐的比例。桥型

应与周围的环境向协调，城市桥梁和旅游区的桥梁，可比较对多的考虑建筑艺术上的要

求。合理的结构布置和轮廓是美观的主要因素，垢构细部的美学处理十分重要，另外，

施工质量对桥梁的美观也有影响。

（6）环境保护和可持续发展

桥梁设计必须考虑环境保护和可持续发展的要求，包括生态、水、空气、噪音等方

面，应从桥位布置、基础方案、墩身外形、上部结构施工方法、施工组织设计等方面全

面考虑环境要求，采取必要的工程控制措施，并建立环境监测保护体系，将不利影响减

至最小。

2.2方案比选

合理性往往都是在比较中发现的，没有最好的，只有更合理的。所以本桥的初步设

计是在综合考虑适用性、舒适与安全性、经济性、先进性、美观等多方面因素，结合本

桥址处地形、地貌、水文等信息进行方案必选。

方案必选的重要流程为：综合地质、地貌、水文信息——确定桥梁长度和桥面标高

——选择桥型，拟定尺寸——多方案比较，择优。

设计方案通常是从拟定桥梁型式和桥梁分孔开始。根据不同的桥梁采用合理的主跨

与边跨的比值，一般选几个（通常2〜3个）有特色的体系进行进一步的分析。

设计方案的评价和比较要全面考虑上述各项指标，综合分析每一方案的优缺点，最

后选定一个最佳的推荐方案。按桥梁的设计原则，造价低、材料省、施工难度小、劳动

力少和桥型美观的方案应优先采用。但当技术因素或是使用性质有特殊要求时就另当别

论了，因此我们在选择时还要注重考虑设计的侧重点。技术高，造价必然会高，各个因

素是相4制约的。所以在比选时必须从任务书提出的要求以及地形资料和施工条件，找

出影响方案的最重要因素，分清主次，进行比选。

在本次初拟方案时，共提出80m+125m+80m的预应力混凝土变截面连续梁、

75m+135m+75m的预应力混凝土连续刚构、80m+125m（挂梁长为30m）+80mT型刚构

三种桥型，三种桥型均为变截面的梁。

三种桥型的上部尺寸的拟定分别综述为下：

（1）80m+125m+80m的预应力混凝土变截面连续梁：由于预应力混凝土变截面桥

的边中跨之比以0.6-0.7为宜（文献[12]P480）,故选取0.64的边跨比。且支点梁高选取

L/17.9=7.0m,跨中梁高取L/44.6=2.8m.梁底曲线选用最常用的二次抛物线形式。

桥面宽为0.25m（栏杆）+0.5m（防撞栏）+1.5m（人行道）+9m（行车道）+1.5m

（人行道）+0.5m（防撞栏）+0.25m（栏杆）=13.5m。故横截面可选取的是单箱单室截

面。由文献[12]P480和文献[13]P84拟定出箱梁截面的细部尺寸为：箱梁顶宽为13.5m,

底宽为7.5m.顶板厚度支点为70cm,再转化为35cm,其余为28cm,悬臂端厚度为20cm,

底板厚度由跨中到支点由30cm变厚到90cm,虺板厚度由跨中到支点从40cm变厚到

80cm,均是按照二次抛物线变化。顶板与腹板连接处的承托选用1:3的比例，底板与腹

板的连接处的承托选用1:1的比例。

具体的尺寸见预应力混凝土连续梁桥的总体布置图。

（2）75m+135m+75m的预应力混凝土连续刚构：根据文献[12JP487拟定边中跨之

比选用0.556。支点梁高取L/18=7.5m,跨中梁高取L/54=2.5m.为了改善L/4—L/8截面

底板的混凝土的应力，梁底截面选用1.65次曲线形式。

桥面宽为12m,横截面形式仍然选用的是单箱单室截面。由文献⑵P97、文献

[12]P487和文献[13]P84拟定出箱梁的细部尺寸为:箱梁顶宽为13.5m,底宽为7.5m.顶

板厚度除支点为30cm其余为27cm,悬臂端厚度为20cm,底板厚度由跨中到支点由32

cm变厚到90cm,腹板厚度由跨中到支点从40cm变厚到70cm,顶板与腹板连接处的

承托选用1:3的比例，底板与腹板的连接处的承托选用1:1的比例。

具体的尺寸见预应力混凝土连续刚构桥的总体布置图。

（3）8（）m+125m（挂梁长为30m）+8（）mT型刚构:根据文献[13]P2（）2拟定边中跨之比

为064。支点梁高为L47-L/21,取6.5m,跨中梁高为支点梁高的1/5-1/2,选取2.5m。

梁底截面选用二次抛物线形式。挂梁选用30m长。

桥面宽为13.5m,但是由于腹板的经济间距为2.5-4m,悬臂端的长为2-4m,故此桥

型的横截面选用的是单箱双空截面。由文献[13]P202拟定出的箱梁的细部尺寸为：箱梁

顶宽为13.5m,底宽为7m悬臂端长为2m。顶板厚度除支点为25cm其余为20cm,悬

臂端厚度为15cm,底板厚度由跨中到支点由18cm变厚到60cm,腹板厚度从跨中到

支点为60cm等厚，顶板与腹板连接处的承托选用1:3的比例，底板与腹板的连接处的承

托选用1:1的比例。

具体的尺寸见预应力混凝土连续刚构桥的总体布置图

三种桥型的比选方案如表2-1所示。

综上所述，由于该疥位处的地基不好，而连续刚构桥对地基的承载力要求较高，并

且此桥型为超静定结构，由于混凝土收缩徐变、温度变化、预应力作用、墩台不均匀沉

降的影响将会产生较大的次内力，因此结构的受力不明确，主墩的直接抗压能力较差。

若地基发生过大的不均匀沉降，连续梁可通过支座调整标高，抵消下沉来补救，而连续

刚构做不到。而且，连续刚构的梁墩联结处应力复杂，也是该桥型的一大缺点。T型刚

构桥由于其在施工阶段经常会遇到强迫合龙，使用阶段经常会因为挠度多使得桥面线性

不平整，结构中的伸缩建较多，现在该桥型已经不流行。

鉴于以上理由，现推荐80m+125m+80m的预应力混凝土变截面连续梁为最佳方案。

设计采用变截面梁是为了能更好地符合梁的内力分布规律，从绝对值看，一般情况下，

支点的负弯矩大于跨中的正弯矩，结构的抗弯刚度与弯矩分布规律基本协调；采用悬臂

施工法时变截面梁与施工状态的内力吻合，且施工内力与成桥结构内力也基本吻合，预

应力筋的作用效益高；线形美观，外型和谐，增大了桥下净空，有利于桥下通航和降低

桥头引线标高以节省投资。除外形高度变化外，为满足梁内各截面抗压和抗剪的受力要

求，设计中底板和腹板均采用二次抛物线变厚度。

表2・1桥型的比选表

桥8()m+125m+8()m预应力75m+135m+75nl预应力80m+125m+80m预应力

型混凝土连续梁桥混凝土连续刚构桥混凝土T型刚构桥

适全桥伸缩缝只有两道，行全桥伸缩缝只有两道，行全桥的伸缩缝为桥孔数

用车舒适；此桥不考虑通航车舒适；此桥不考虑通航的偶数倍，较多，行车舒

性要求，跨径可以跨过沟谷要求，跨径可以跨过沟谷适性差，跨径不受通航要

标高较低的一段，两桥墩标高较低的一段，两桥墩求，跨径可以跨过沟谷标

均可避免高墩形式，跨径均可避免高墩形式，跨径高较低的一段，两桥墩均

布置合理布置合理可避免高墩形式，布置合

理

主墩无支座，施工时无体

墩顶设置有滑动支座时，在跨中容易产生较大的

系的转化，结构为超静

安温度变化、混凝土收缩对收缩徐变挠度，主墩无支

定，由于温度变化、混凝

全上下部结构产生的超静座，在施工时无体系的转

土收缩徐变对上下结构

性定内力较小，有较好的抗化，全桥为静定结构，不

产生较大的内力，该结构

震能力产生此内力

对基础地基要求较高

全桥梁高为二次抛物线，全桥梁高为1.65次抛物全桥梁高采用的是二次

美

线性简洁明快、流畅，与线，线性流畅，墩梁固结,抛物线形式，与周围环境

观

周围环境协调好，桥型美气势宏伟，与周围环境协协调良好，但是由于挂梁

性

观调好，桥型美观的存在，使得接缝较多。

三种方案材料均为预应力混凝土，桥长相同，下部结构的施工方法均可采用

爬模或者翻模施工，上部结构均可采用悬臂施工与支架现浇的方法相结合。横截

经

面均采用的是箱型截面。两桥墩的高度相差不大。因此在总体上的经济性相差不

济

大。经济上主要是由于各种桥梁的细节部分的处理引起的差异，例如连续梁桥要

型

进行体系的转化、连续刚构对下部地基处理要严格、T构桥型在最终合龙时大多

数情况下都要进行强迫合龙。

三设计依据和主要参数

3.1主要材料参数

(1)混凝土：主梁采用的是C55号混凝土。墩身承台采用的是C35号混凝土,

基础采用的是C30号混凝土；防撞栏杆和人行栏杆采用的是C25号混凝土。

(2)预应力钢筋:采用的是“'15.2,公称直径为139mm2,采用的是27。”5.2、

15。,15.2和9武15.2三种形式。

(3)普通钢筋：采用的是HRB335。

(4)锚具：采用的是0VM15—27、OVM15-15以及OVM15-9三种，对应的

锚固垫的尺寸是350x295xO210>300x240x(Di70和240、180、0125(单位均为mm)。

(5)预应力管道:采用预埋橡胶波纹管成孔，三种预应力钢筋束对应的波纹管

的内径分别为120mm、90mm、80mm0

(6)支座：采用盆式橡胶支座。

(7)桥面铺装：采用的是10cm的沥青混凝土铺装层和1cm抗滑磨耗层。

(8)伸缩缝：采用的是梳齿式伸缩缝。

3.2设计计算主要依据

《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)

《公路砖石及混凝土桥涵设计规范》(JTGD63-2005)

《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)

《公路工程技术标准》(JTGB01-2003)

3.3基本才算数据

根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中的各种规定，混凝土的

各项基本数据以及各阶段的限值，如下表所示：

表3・1材料的各项基本数据与限制

名称项目符号单位数据

立方体强度MPa55

主梁fc.t

混凝弹性模量MPa3.55X104

Ec

±

轴心抗压标准强度Z,MPa35.5

轴心抗拉标准强度AMPa2.74

轴心抗压设计强度fedMPa24.4

轴心抗压设计强度九MPa1.89

短暂状压应力限值07几MPa24.85

主梁

态拉应力限值1.15.如MPa3.⑸

混凝

持久状主压应力限值。.5£MPa17.75

±

态拉应力限值06。MPa21.30

标准强度JpkMPa1860

615.

弹性模量EpMPa1.95X105

2钢绞

抗拉设计强度fpdMPa1260

线

最大控制应力Geon0.75&MPa1395

钢筋混凝土YikN/m26.5

材料沥青混凝土铺装层Y2kN/m25

重度

钢绞线Y3kN/m78.5

沥青抗滑磨耗层Y4kN/m24

四设计、受力、构造以及施工特点

4.1设计特点：

本桥上部结构为三跨预应力混凝土连续梁桥，采用分段悬臂浇筑的方法施

工，预应力混凝，连续梁桥采用悬臂施工法需在施工中进行体系转换，经过一

系列施工阶段逐渐形成最终的连续梁体系。在各个阶段，可能具有不同的静力

体系，其中包括安装单元、拆除单元、预应力张拉、移动挂篮等工况，因此恒

载内力计算时必须精确模拟各个施工阶段。桥梁的恒载内力是有各个施工阶段

引起的内力迭加而成，显然对不同的施工方法，桥梁的恒载内力是有很大的区

另IJ的。而活载和温度、沉降内力在成桥后才发生，作用在最终的连续体系上，

故与施工方法无关。悬臂施工涉及到非常多的施工工况，且由于体系发生转换

而使得预加力和混凝土徐变产生的次内力的计算变得复杂，故该设计采用桥梁

博士软件进行计算。

4.2受力特点：

采用悬臂施工的连续梁，在施工阶段中经历T型刚构受力状态，合龙后形

成连续梁桥，恒载产生的内力有各个施工阶段产生的内力迭加而成。由于合龙

段较短，其产生的内力一般较小，故T型刚构受力状态为主要部分。对悬臂施

工连续梁桥，合龙后根部负弯矩很大，而中跨跨中弯矩很小；二期恒载加上去

以后，根部弯矩增大，中跨跨中承受较小的正弯矩。因而，截面尺寸拟定时，

应根据以上弯矩分布特点，增大主梁根部附近的抗弯刚度，提高截面下嫁的承

压能力。

悬臂是施工时，浇筑一节段梁体，达到一定强度后张拉此段钢束。梁体自

重产生负弯矩，而预应力钢束产生正弯矩，二者结合使得梁体基本处于偏心受

压受力状态，其轴向力非常大，抗剪强度一般不成问题，而最小正压力又较大,

故主拉应力也易满足，所以可不设下弯配索。否则，可微弯纵向束，设置竖向

预应力筋。

4.3构造特点

4.3.1零号块

零号块是悬臂浇筑施工时的中心块体，又是体系转换的控制体。梁体的受力经过

零号块通过支座向墩身传递，零号块受力非常复杂，且一般作为施工机具和材料

堆放的临时场地，故其顶板、底板、腹板尺寸都取的较大。

4.3.2合龙段

合龙段的施工是桥梁施工的重要环节。在合龙段施工过程中，由于温度变化、混

凝土早期收缩、已完成结构的收缩徐变、现浇混凝土的水化热，以及结构体系变

化和施工荷载等的因素，对尚未达到强度的合龙段混凝土有直接的影响，故必须

重视合龙段的构造措施，使合龙段与两侧梁体保持变形协调，并在施工过程中能

传递内力。合龙段的长度在满足施工要求的情况下，应尽量缩短，以便于构造处

理，该设计中取2m。

合龙段施工应注意以下几点：（1）合龙段应采用早强、高强、少收缩混凝土；（2）

合龙段混凝土浇筑时间应选在一天中温度较低时，并使混凝土浇筑后温度开始缓

慢上升为宜；（3）加强混凝土的养护。

4.3.3临时固结措施

悬臂施工时，为保证结构几何体系不变，需将墩梁固结，以承受不平衡弯矩。常

用的固结方法为：在支座纵向两侧设置两排临时混凝土块作为临时支座。临时支

座内穿预应力钢束，两端分别锚固在主墩和主梁横隔板内。钢束的数量应由施工

中的不平衡弯矩确定。为便于拆除，在临时支座内设有约2cm厚的硫磺砂浆夹

层。硫磺砂浆具有抗压强度高、加热容易软化的特点，便于临时支座的拆除。

4.4施工特点

本设计采用的是后支点挂篮悬臂浇筑的施工方法。用挂篮逐段悬拼浇筑施工的主

要工艺程序为：灌注（）#块，拼装挂篮，对称的浇筑1号段，挂篮的锚固点的转移、前移、

调整，灌注下一段梁，依次类推完成悬臂灌注，挂篮拆除换为吊架，边跨、中跨的合龙。

按照每一梁段的混凝土分为分两次浇筑，即先浇筑底板、后浇筑腹板和顶板混凝土

的施工流程图如图4-1所示。

安装底板及腹

扑篮前称就位安装箱梁底模

板纲筋

漱注底板混凝安装侧模，顶

女奘■板例筋

上及养护（留模及腹板内预

和预用管道

试块）用管道

灌注顶板及腹混款"护、

抽拔预埋的愫L

拆模和接缝的

板混凝上（出胶管道

一块）处理

准备张拉机具.准备锚具和加

准备压浆机具.

张拉预应力钢应力束，穿预

进行管道.浆

H筋束随力纲筋

挂篮前移就4

图4-1悬臂浇筑流程

五建立计算模型

使用环境：Dr.Bridge3.0

外部环境特性：计算相对湿度为8()%,升温按照25℃,降温按照15℃。

5.1单元的划分

根据该桥梁的构造特点，划分的单元为以下形式，共划分为86个单元，边跨为

2x24个，中跨为1x38个，如图5-1所示。

合龙段

图5-1边跨的模型简图

5.2施工阶段划分

按照该桥的实际施工工序，首先浇筑1号墩和2号墩的0号块件(采用托架支

撑)并设置临时固定支座，以抵抗在悬臂施工中产生的不平衡弯矩。然后安装挂篮,

并对称的浇筑其他块件，支架现浇边跨，合龙边跨后拆除临时固定支座再合龙中跨,

然后施加二期恒载。根据各阶段的施工顺序，由桥梁博士软件建立桥梁的施工模型。

阶段1:0号块件的施工

阶段2:挂篮拼装

阶段3：挂篮加载

本阶段的新浇筑的单元通过挂篮传递其自重，但本身不参与结构受力。

阶段4：安装1号块件

88879089

222324252621

在浇筑的混凝土经过养护后强度达到要求时，对预应力进行张拉，施加预应

力。

阶段5：挂篮转移锚固

当浇筑的单元开始参与结构受力（即填入施工阶段的“安装杆件号”中），其重

力不再通过挂篮传递。进行挂篮加载后，必须进行相应的“挂篮锚固''阶段，解除挂

篮受力。

阶段6：挂篮的拆除和安装

88879089

在挂篮进行移动操作时，除了在“挂篮拆除''信息中填入拆除挂篮号还要在“挂篮

安装”信息中填入要安装的挂篮号和移动的距离。即一个挂篮的移动操作是由挂篮拆

除和挂篮安装两个操作在同一个阶段完成的。

……（重复阶段3到阶段7）

阶段64：悬臂挂篮拆除，换为吊架进行边、中跨的合龙

阶段65：支架现浇边跨

2345I

*

阶段66:在悬臂端采用水箱压重，重量为合龙段自重（45t）的一半加上吊架重量

（25。的一半，边跨合龙段用劲性钢杆临时锁定。

-135-3用

阶段67：浇筑合龙段驻，同时逐级卸除边跨悬臂端的压重荷载(22.51)并且张拉

部分边跨合龙钢束。

阶段68：边跨现浇支架落架，拆除主墩顶临时支座，锁定主墩顶永久支座，完

成体系转换(结构变为I板个单悬臂梁)，拆除边跨吊架(2517个)。

平了।4户自”0।91叩T2113114P5|16『7『8|同20|21优打岫柑29阿3甲2|3叩俨叫3T813y4%

阶段69：浇筑中跨合龙段碎，同时逐级卸除中跨悬臂端的压重荷载(45t),中

跨合龙段临时锁定，并且切断主墩临时支承的钢筋。同时按先长后短的顺序张拉部

分中跨合龙段钢束。

52

阶段70：拆除中跨的吊架

阶段71：张拉边、中跨剩余的连续钢束，施加桥面二期恒载

阶段72：根据《公桥规》的编制理念，使用阶段的收缩徐变时间应为“0”天，而

将结构的收缩徐变考虑到施工阶段中，即添加一个较长的施工周期，用以完成结构

的收缩徐变，而不在使用阶段考虑。故最后一个阶段为考虑收缩徐变，加一个较长

的施工期，本设计选用10年，即3650天。

5.3荷载信息

桥梁模型在建立的过程中，需输入施工荷载和使用荷载，以模拟实际桥梁的受

力状况。

5.3.1施工荷载

(1)永久荷载：永久性作用于结构上的荷载，如二期恒载等，在阶段71施加二

期恒载・58.13KN/m。(方向向下，故为负号)

每延米的二期恒载的计算：

10cm厚的沥青混凝土铺装层：

yi=0.1x25xl.5x2+(0.1+0.1x1,02)x4.5x25x0.5x2=30.23kN/m；

1cm厚沥青找平及抗滑层：

72=1.5x0.01x2x24+(O.Ol+O.Olxl.02)x4.5x24x().5x2=2.90kN/m；

人行道栏杆与新泽西防撞栏容重总共记Y3=25kN/mo

综上所述，二期恒载每延米的容重为58.13kN/mo

(2)临时荷载：一般为施工机具等荷载，下一阶段将自动去除；在阶段66到阶

段70添加吊架和压重的临时荷载。

5.3.2使用荷载

(1)升温温差为25℃,降温温差为15℃；非线性温度根据《通规》第4.3.10

条规定，温度基数Ti为14℃,T2为5.5℃o梁高均大于400mm,则A值取300mm。

如图5-2所示。

(2)车道荷载为公路—1级；

人群荷载根据“计算跨径小于或等于50m,人群荷载标准值为3.0kN/m2,计算

跨径等于或大于150m时，人群荷载标准值为2.5kN/m2,对跨径不等的连续结构,

以最大跨径为准”，故采用内插法得到125m跨径的人群荷载为：

4=25+^x25=2.625%%

(3)升温温差取25℃,降温温差取15℃；

(4)三跨连续梁桥四个支点中的每个支点分别下沉2cm。

六恒载、活载内力的计算

6.1恒载内力的计算

恒载内力主要包括结构自重内力和二期恒载内力叠加。•期恒载和二期恒载

由所建的计算模型输入单元结果信息中引用。

一期恒载：程序按照截面尺寸信息自动计入；

二期恒载：含铺装层和栏杆重，按58.1kN/m计入。

根据以上建立的计算模型，利用桥梁博士软件对结构进行计算，得出每个单

元的特征值以及各截面的内力、位移值。

6.1.1截面几何特性的计算

计算结构的内力、应力前，需要首先计算出截面的几何特性。由于结构对称,

故现在只列出1-44号结构的各个截面的几何特性值，其余截面与其对应。如表6-1。

表6-1截面几何特性值

截面抗港截面面积

节点号中性轴高(m)截面高度(m)

惯距(n?)旧)

110.18748.41121.702.80

210.18748.41121.702.80

310.18748.41121.702.80

410.18748.41121.702.8()

510.18748.41121.702.80

610.18748.41121.702.80

710.19608.41201.702.8()

810.48838.46941.712.X3

911.18848.60791.742.89

1012.34368.82991.782.99

1114.03889.13521.833.13

1216.37789.53321.903.30

1319.532510.03131.983.51

1423.639810.62752.083.75

1528.230011.24302.173.99

1633.976411.94772.284.26

1741.106312.76132.394.56

续表6-1

1849.898713.67302.514.89

1960.727014.70182.655.24

2074.041315.85542.795.62

2190.381617.16462.956.03

22115.703019.25143.216.47

23130.620020.25193.35673

24172.376024.61753.877.00

25172.376024.61753.877.00

26172.376024.61753.877.00

27130.620020.25193.356.73

28115.703019.25143.216.47

2990.381617.16462.956.03

3074.041315.85542.795.62

3160.727014.70182.655.24

3249.898713.67302.514.89

3341.106312.76132.394.56

3433.976411.91772.284.26

3528.2300II.24302.173.99

3623.639810.62752.08375

3719.532510.03131.983.51

3816.37789.53321.903.3()

3914.03889.I3521.833.13

4012.34368.8299L782.99

4111.18848.60791.742.89

4210.48838.4694L7I2.83

4310.19608.41201.702.80

4410.18748.4H2L702.80

6.1.2使用阶段结构重力作用效应计算

生彳沪段茎电自重专毛丕

受月沪段结构自重要力国

表6・2结构重力作用下的位移

位移位移

节点号节点号

水平(m)竖向(m)转角(rad)水平(m)竖向(m)转角(rad)

15.04E-030-4.70E-03237.42E-052.45E-03-2.32E-04

24.79E-03-9.35E-03-4.64E-032二6.94E-051.48E-03-7.13E-04

34.47E-03-2.07E-02-4.40E-0325-2.86E-051.61E-04-1.05E-03

43.97E-03-3.70E-02-3.72E-0326-1.27E-04-1.66E-03-1.38E-03

53.46E-03-5.0IE-02-2.78E-0327-6.56E-04-4.88E-03-1.86E-03

62.95E-03-5.91E-02-1.70E-032S-5.27E-04-9.16E-03-2.40E-03

72.82E-03-7.25E-02-6.83E-0429-3.12E-04-1.93E-02-3.42E-03

82.02E-03-8.63E-029.66E-04303.59E-04-3.29E-02-4.47E-03

94.I3E-04-0.1193.42E-03311.19E-03-4.99E-02-5.52E-03

10-8.45E-04-0.1335.24E-03322.I4E-03-7.00E-02-6.53E-03

11-1.71E-03-0.1336.43E-03333.07E-03-9.19E-02-7.40E-03

12-2.I9E-03-0.1247.06E-03343.95E-03-0.115-8.13E-03

13-2.63E-03-0.1157.51E-03354.67E-03-0.138-8.68E-03

14-2.37E-03-9.46E-027.20E-03365.36E-03-0.164-9.15E-03

15-1.99E-03-7.60E-026.69E-03375.90E-03-0.192-9.40E-03

16-I.60E-03-5.99E-026.11E-03385.70E-03-0.208-8.86E-03

17-1.10E-03-4.40E-025.35E-03395.40E-03-0.224-8.11E-03

18-5.88E-04-2.93E-024.46E-03404.66E-03-0.23-6.77E-03

19-9.91E-05-1.64E-023.44E-03413.49E-03-0.222-4.77E-03

202.41E-04-6.73E-032.39E-03421.93E-03-0.194-2.11E-03

213.85E-04-4.40E-04I.32E-03431.15E-03-0.185-2.31E-04

222.29E-042.36E-033.UE-04务2.38E-03-0.2121.27E-08

表6-3结构重力作用下的内力

弯矩弯矩

节点号剪力（KN）节点号剪力（KN）

(KN•m)(KN•m)

15.76E+03-4.99E-10232.88E+04-6.79E+05

2-5.1IE+031.09E+04243.0IE+04-7.38E+05

3-4.29E+032.26E+04253.12E+04-7.84E+05

4-2.98E+033.71E+0426-3.04E+04-7.37E+05

5-1.68E+034.65E+0427-2.90E+04-6.78E+05

6-3715.06E+0428-2.78E+04-6.2IE+05

72825.O7E+O4